埋电阻、电容工艺培训.

1、上海嘉捷通电路科技有限公司工艺培训资料编制：姚宇国2007年埋电阻.埋电容工艺培训据电子电路行业业界工程技术人员统计，在集成电路设计时，分离元器件当中，电阻约占30%,电容约占40%,而其他元器件总共只占30%左右。由于电阻.电容占元器件的大多数，这样便给PCB的下游工序贴装与插接工 艺增添了不少麻烦。而且一般的电阻发热功率也比较少，于是天才的设计师们便 忽发奇想：是否可以将电阻、电容压缩在PCB板内呢?这样一来埋电阻、埋电容 便应运而生了，这也给PCB的设计和制作带来了一次空前的技术革命，而且美国 QHMEGA公司用将近27年的设计和制作经验证明这种天才设想是可行的！第一部份埋电阻定义埋电阻

2、：所谓埋电阻又称埋阻或薄膜电阻，是将特殊的电阻材料压合在绝缘基材上，然后通过印刷、蚀刻等工艺，形成设计所需电阻值的内（外 材料，然后压合在PCB板内（上，形成平面电阻层的一种技术.二. 使用埋电阻材料的优势埋电阻之所以能取代分离电阻，主要得益于它具有以下五个方面的优势：1 .在高密度/高速传输电路设计上的优势；（3提高线路的阻抗匹配（b缩短信号传输的路径，减少了寄生电感（C消除了表面贴装或插装工艺中产生的感抗（d减少信号串扰.噪声和电磁干扰2 .在替代贴装电阻方面的优势（3减少被动元器件,提高了主动元器件贴装的密度（b因为减少了 Vm孔.所以提高了板面布线能力(12因为减少了焊接点，所以提高了

3、电器件组装后的穩定性3 .集成后的埋电阻在稳定性方面存在优势冷热循环后埋电阻损耗很低，大约为50PPM,而其它分离电阻元器件损耗为 10 300ppin(b在110的条件下存放10000小时后，电阻增加在2%左右(C在宽频范围内进行稳定性测试，小于20G HZ4 .只要通过简单的调整其外形尺寸就能合成各种规格的电阻值,而且完全可以与线间感抗相匹配5.在设计高密度分离电阻的元器件中，采用埋电阻技术，可以大大节省成 本，并且可以减少返修工作。6 .采用埋电阻技术可减少PCB的层数和尺寸，降低PCB板的重量和制造成 本三. ohinega Ply电阻材料简介CopperEle<tro plat

4、ingOllmega Ply是由美国QHMEGA公司开发的一种平面电/CupperOlinwgdruinateObtnega-Ply RCM®Nickel IHiospliorous阻材料。其结构和特点如下:注:Nickel phosphorous为镖磷合金层，约0.1 0.4um厚，磷含量约有10 %左右。Ohinega Ply RCM® ( Resistor Conductor Material )为电阻导电材料， 是将镰磷合金(Nickel Phosphonous )镀在铜箔(Cop - per )上而形成的一种电 阻导电材料。它是经过特殊处理的，可以(Ldmimit

5、ion)在绝缘材料上了 Electroplalin只为电镀工艺；Lamination为压合工艺四. 电阻和电阻值的工程设计1以下是一个简单、标准的电阻设计图Oriciilation of ResistorsCopper PadPlateci Tlin>u|h Nn|«TheTniuI/MeilnatiiralResistor Elenie nl注：Copper Pad :为铜环拍位；Plated Through Hole :为电镀通孑L； Resistor Element :为埋电阻区；Theinal/mechanical Isolation为隔离区，主要功用是为了 散热或消除

6、机器加工、插条件下产生的应力，以免影响电阻值，一般要求隔离区至 少要有lOmil 2关于方阻和电阻值a .方阻即方块阻值，在同质地、厚度相同的材料当中,不管一个多大的正方形区域，其阻值是相同的，即为单张材料本身的阻值，方阻的单位用Q / 表示。目前电阻层大多采用25Q / 和1O0Q / 的方块电阻来 实现的，其制造误差为5% , Rogers d6002 Ohmega材料的!<(方阻)为1O0Q /口b埋电阻值(R =电阻长度(L/电阻宽度(WX单张材料的电阻值(方阻)即R = RO xITW；5 .消费性电子设备与自动化设备：如电位器.加热器C.电阻值可以通过设计不同的电阻长度或者宽

7、度来获得。因此可以设计出与电路完全匹配的任意阻值。电阻(R)值的公差主要产生 在蚀刻时，即定义电阻长度和宽度时，主要根据蚀刻精度和蚀刻正确性而定。d. 薄膜电阻的散热性主要与以下几方面有关：(1薄膜电阻的尺寸(面积(2线路厚度和材料类型(3线路的外形(4周边环境(5材料的热传导性能(6辅助冷却系统(如安装风冷系统或散热器五、埋电阻材料应用范围埋电阻材料应用十分广泛，几乎所有的多层板都可以采用，但是，现在主 要是埋阻还只是停留在推广阶段,加之PCB厂家暂时没有相适应的配套工艺 技术和设备，所以埋阻只用在高科技领域，其开发和推广前景是十分可观的！现在主要应用在以下几个方面:I .电脑或计算机：如巨

8、型计算机、电脑主机、信息处理器、PC卡.IC卡和 各种终端设备通讯设备：如蜂窝式发射平台S ATM系统.便携式通讯器材 914试仪表和测试设备：如IC扫描卡、界面卡.负载板测试仪航空与航天；如航天飞机、人造卫星等医疗电子设备：如扫描仪、CT机 军事设备：如巡航导弹、雷达、无人侦察机，屏蔽六. 工艺设计及工艺流程（主要针对Ohmega层的制作）：开料T钻孔T沉铜/板镀T-次覆膜T曝光、显影T检查T一一次蚀刻（蚀 铜）T二次蚀刻（蚀电阻层）T褪膜T清洗T黑化T二次覆膜T显影T检查T 酸洗T三次蚀刻（选择性蚀铜）T清洗检查T褪膜T测量电阻T清洗T目检T层 压T正常流程roioiaQhmegaOh小5

9、0： ' 匚;il2；i（ 、. Ct, Ce心5ih YCUJ PMor'；丨 J；!）F,；/，S '八Ol frbr（；a T"njinnfifiiU2= JUlfOUiS2、工艺设计七. 埋电阻板试样图t,>. .*.2 y:d團亲郴浓郴ft%郴侈彩侈'毬&沁沦呼"的笏缪 核«'V»2、V» *. .:W：柿'r : -亲滋-5総J藏総.:総广芻給"綫. 丫 :心：!： ,.'- rrJJH -.* <». < - '. 门磁磁

10、総沁 .能核総 » 卩 U USWWUW<WeVA 祸液:W核 ¥：»：沁熔磁 耀耀緞 I ->：$“專笏菱签 %dwn;q5JW x.xfx$v x.v<.<.- i摻綴 « t * |> »,U&SH » 'mw'n -' V» V*、W、古寸扌5Z«V»、f 'Z eVJ *«、Wgn V"-W""3七 WVfcV»VC '* 6W：畑：¥：%»,迪:世

11、 號俗;zms 乙、., 5另$另 3 V»V»、 V»、<V<V、“2m"* :6(®】滋瓷：*咤郴:4 2:器曲 畑朋.逐:淞總电.;- 核滋 滋繆 絲遛J*»匚y：;曲&和核加 zewx化gy : 総粹滋:T ；/；曲:；:冷冷 MSS« t n 4«1 « J - « « a *第二部份埋电容定义埋电容：所谓埋电容又称埋容，是一种能够嵌入到印制电路板（挠 性板或刚性板）的电容材料，由于材料具有很高的电容密度，因此该材料起到电 源供电系统去耦和滤波的作用，从而

12、减少分离电容，这种材料可以改善电子产品 性能和减少线路板尺寸（减少单板的电容数量）特别在通讯、计算机、测试测 量、医疗、军事领域以及手持式电子产品行业。二. 使用埋电容材料的优势L使及去耦电容而代替分离式电容，减少了线路板空间；2、减小电源噪声3、适合高速电路（特别低的电源阻抗）4、节约板面尺寸，方便设计；5、6、非常簿的介电材料使电容具有很好的电气性能减少EMI （电磁波会与电子元件作用，产生干扰现象，称为EMI）辐射它所具有的高电容密度和低的寄生电感（ESL）非常适合去欧电容8、9、该材料已经证明要比传统的分离电容具有更好的去耦效果 该材适合传统PCB板的加工流程，满足PCB的可靠性要求；

13、三. 埋电容材料简介这种创新性的材料是由两层铜箔夹入介电物质构成的,把环氧胶系的介电层分别涂覆在一片铜上，然后把两层铜箔进行压合，压合后 的产品就可以裁成需要的尺寸；其两面的铜一般为18、35和70UM的，通常所用 的是35UM ;中间介质层一般为8、12、16、24UM,通常所用的是8和12UM ； 如下FaraoFlexcore图所示：一 Cu (1835,70 micron) Oieleclric (12,16»24 micron) -Cu (1835.70 micron)FaradFlex COR£Cu (1835,70 mkwn)Panemdng(12.164 m

14、icfon) Cu(1835.70 mkron)四、埋容板的的制作工艺FaradIBO OR ALTERNATIVE PROCESSPATTZRNMGTViROUQH ROUE ANO MC RO VIA PQRMATtON五、埋容板的各种设计类型BO OR ALTERNATIVE PIBSTHROUGH HOLE AND MICRO VIA FORMAPONIs四层板埋容类型 2、八层板埋容类型6 LAYEA BOARD 询 MCftOVUL4L5& LAYER aOAAO 血 MCftO-VU LI6 LAYER BOARD wtthL4L5J>fARAOFLD(OORF18

15、六.埋电容板试样图第三部分集成元件印制扳的优点与未来随着半导体工业的新发展而带来更高的I / O数，要求有新的和更小的封装技 术，像TCP（传输控制协议和GSP那样增加节距密度.因而推动了采用新的 PGB（增益缓冲器设计规则和新型PGB的发展，所以PCB制造商将面临着采用新 的材料、新的制造微孔方法、言导通孔和顺序积层（SeguentialBuild-up技术等一 系列问题的挑战，把无源元件（如电阻、电容等集成到PCB内部将与新一代封装技 术一起推动电子工业的进步这种新一代的集成元件板将为PCB制造商带来更高的 价格的同时，也给OEM带来更佳的性能、更少的组装步骤和更小的体积。1、集成元件板（

16、ICB的优点由于把无源元件（电阻、电容、电感集成到PCB中而形成的集成元件板（ICB, 因而使ICB具有很多的优点： 优异的电气性能。由于集成元件板具有优异的高频信号和高速数字信号传输 匹配特性.因而具有优异的电气性能。如根据具体线路阻抗特性选择合适的平面电 阻阻值的匹配电阻可直接集成到传输信号的端接处，使PRT到信号线的距离缩小 到最短，因而匹配效果最佳由于省去连接片式电阻的大量导通孔及其相应的引 出、引入导线.因而消除了导通孔等与组装器件之间产生的电感效应，减小信号串 扰、噪音和表面电磁干扰（EV1I 1。尽管在集成元件板中的平面电阻（PRII制造误差可大到10-15%，比起片式电阻的1%

17、精度差得多，但实际效果 却好得多。这是因为片式电阻在PCB上连接需要相应的导通孔和导线与连接盘才 能实现，在高频信号和高速数字信号传输条件下，必然产生寄生电感，从而使阻抗 值变化高达30-40%,而PRT在这样的条件下，几乎不产生寄生电感，电阻值几 乎不会波动，所以具有1%精度值的片式电阻反而比PRT差； 高的可靠性。由于把无源元件以平面形成集成到PCB板内.因而减少了大 量用于无源元件连接（或焊接的导通孔、导线和连接盘，减少了大量的焊接点的数 量。同时，也由于没有PCB板面连接无源元件的存在，固而在机械振动冲击、受 潮、污染（含灰尘等J、腐蚀气体等将可以避免。所以很明显地提高机械的和电气 方

18、面的可靠性. 有力地促进了 PCB高密度化。由于把无源元件从PCB板面焊（连接集成到 PCB内层，从而消除了大量为焊接这些无源元件所必须的导通孔、导线和连接 盘。固此节省了大量的PCB板面或空间，导致缩小PCB尺寸或减少层数增加了布 线通道有利，提高PCB高密度化。所以，集成元件板（IGB是今后PCB走向高密度 化的一个熏要方向或内容。降低成本。由于集成元件板（IGB具有较少的焊接点数量.有可能使双面表 面安装改为单面表面安装.使组装成本降低了，同时由于碱小PCB尺寸或减少层 数。因而可减少基材用量。加上集成元件板具有更高的价格（或单位面积的价格，相对来说，成 本可以下降2、集成元件板的未来集成元件板以它突出的优点而展现在PCB业界的面前.已预示着这种集成无 源元件的结构将成为新一代高密度PCB结构的主要内容之一无疑将